JP2004509268A - 内燃機関のための燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

燃料噴射弁が弁体３を有しており、この弁体内に孔７が形成されており、この孔内にピストン形状の弁エレメント１０が配置されており、この弁エレメント１０が、孔７内で閉鎖力に抗して縦方向摺動可能であり、かつその縦方向運動によって少なくとも１つの噴口２２を制御しており、この噴口を通して燃料が内燃機関の燃焼室内へ噴射されることができる。弁保持体１軸方向で弁体に締付け可能である。燃料を高圧下で案内する流入通路１２が、弁保持体１を通り、かつ高圧シール面３０として形成された、弁体との弁保持体の当接面とを通って噴口２２まで通じている。弁体３への弁保持体１の締付けは締付ナット５を介して行われ、この締付ナットは弁体を取り囲んでいてその雌ねじ山４４によって、弁保持体１に形成された雄ねじ山４２に螺合している。締付けによって互いに圧縮される、雄ねじ山４２の接触フランク５２と、雌ねじ山４４の接触フランク５０とが雄ねじ山４２の縦軸線８に対して垂直に形成されており、その結果、締付ナット５の締め込み時に外向きの半径方向の力が締付ナット５に生じない。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は請求項１の上位概念に記載の内燃機関、特に自己点火式内燃機関のための燃料噴射弁から出発している。ドイツ連邦共和国実用新案第２９８１４９３４号明細書から公知のこの種の燃料噴射弁では、弁体内に孔が形成されており、この孔内にピストン形状の弁エレメントが縦方向摺動可能に配置されており、この弁エレメントはその縦方向運動によって少なくとも１つの噴口の開放を制御する。弁エレメントは、閉鎖方向で閉鎖力によって印加され、燃料高圧によって充填可能な圧力室内に配置されている圧力面を有している。この圧力面には、高圧下の燃料による圧力室の充填によって、閉鎖力とは逆向方向に作用して弁エレメントの開放運動を生じる液圧的な力が作用する。閉鎖力を発生させる装置は、縦軸線を有していて軸方向で弁体に締付けられる弁保持体内に形成されている。弁保持体には高圧接続部が設けられており、この高圧接続部は流入通路内に開口しており、流入通路は弁保持体を縦方向に貫通していて弁体と弁保持体との間の当接面を通って弁体の圧力室内にまで達している。それゆえ、当接面は高圧シール面を成しており、それゆえ相応して良好なシール性を有していなければならない。
【０００２】
弁体への弁保持体の締付けは締付ナットによって行われ、この締付ナットは弁体を取り囲んでおり、かつ弁保持体から背けられて弁体に形成されたリング板状の載着面上に当接している。弁保持体には雄ねじ山が設けられており、この雄ねじ山に、締付ナットが対応する雌ねじ山によって螺合しており、その結果、弁体は締付ナットのねじ込みによって弁保持体に締付けられる。このことにより、弁保持体と弁体との間の高圧シール面に良好なシール性を得ることができ、そして、この高圧シール面、要するに弁体との弁保持体の当接面を通り抜けている流入通路が確実なシール性を獲得している。
【０００３】
この公知の燃料噴射弁では弁保持体の外周面に形成されていて締付ナットと螺合するねじ山は細かなねじ山として形成されている。この場合、ねじ山のフランクはねじ山の縦軸線ひいては弁保持体の縦軸線とほぼ６０°の角を挟んでいる。締付ナットの軸方向の締め込みによって、ねじ山面上には軸方向に作用する力成分が生じる他に、弁保持体の縦軸線に関して半径方向に作用する力成分が生じ、この半径方向の力成分が締付ナットを拡開せしめる。このことにより、弁保持体と弁体との間の高圧シール面に得られることのできる面圧が制約され、その結果、高圧時に流入通路にシール性の問題が生ずることがある。
【０００４】
発明の利点
これに対して、請求項１の特徴概念に記載した特徴を有する本発明による燃料噴射弁が有する利点は、弁保持体に形成された雄ねじ山と、締付ナットに形成された雌ねじ山との接触フランジが弁保持体の縦軸線に対して少なくともほぼ垂直に形成されており、その結果、締付ナットの締め込み時に接触フランジが締付ナットに著しい半径方向の力を生じることなしに互いに圧縮される。このことにより、比較的大きな軸線方向の力が弁体もしくは弁保持体に作用し、その結果、弁体と弁保持体との間の高圧シール面に比較的高い面圧が得られる。それゆえ、半径方向の力成分による締付ナットの拡開はもはや生じない。このことは、いわゆるコモンレールシステムで作動する燃料噴射弁では特に有利である。それというのは、この場合は弁体内に常に高い燃料圧が支配しているからである。
【０００５】
本発明の対象の別の利点および有利な構成が図面、明細書および請求項から看取される。
【０００６】
実施例の説明
図１に本発明による燃料噴射弁が示されている。弁保持体１が軸方向で弁体３に締付けられている。弁体３は直径で段付けされて形成されており、かつ燃焼室へ向かって細くなっており、その結果、その外周面には燃焼室に面したリング板状の当接面２４が形成されている。締付ナット５が弁体３の周囲に係合していて当接面２４に当接しており、かつ弁保持体１上まで延びている。締付ナット５の内周面には弁保持体１の高さのところに雌ねじ山４４が形成されており、この雌ねじ山は、弁保持体１の外周面に形成されていて縦軸線８を有する雄ねじ山４２と螺合している。それゆえ、締付ナット５を回転させることによって、締付ナット５は軸方向に運動して、弁体３を燃焼室とは逆の側のその端面で弁体保持体１に締付けており、その結果、弁保持体１との弁体３の当接面は高圧シール面３０として形成されている。
【０００７】
弁体３内には孔７が形成されており、この孔は弁体３の燃焼室とは逆の側の端面から出発して、燃焼室側のその端部において弁座２０内へ移行している。この場合、弁座２０はほぼ円錐状に形成されており、かつ少なくとも１つの噴口２２を有しており、孔７はこの噴口を介して内燃機関の燃焼室に連通している。孔７内にはピストン形状の弁エレメント１０が配置されており、この弁エレメントは燃焼室とは逆の側の区分内で孔７内に密に案内されており、かつ圧力肩１６の形成下で燃焼室へ向かって細くなっている。弁エレメント１０はその燃焼室側の端部で弁シール面１８へ移行しており、この弁シール面はほぼ円錐状に形成されていて、少なくとも１つの噴口２２の制御のために弁座２０と協働している。弁体３内には圧力肩１６の所に孔７の半径方向の拡張部によって圧力室１４が形成されており、この圧力室は弁エレメント１０を取り囲む環状通路として弁座２０まで続いている。圧力室１４内には、弁体３と弁保持体１とに形成された流入通路１２が開口しており、この流入通路はその他方の端部で図面には詳細に示されていない燃料高圧源に接続されている。圧力室１４はこの流入通路１２を介して燃料によって高圧下で充填される。
【０００８】
弁保持体１内に孔として形成されたばね室３２が設けられており、このばね室内に案内部材４０が配置されており、この案内部材は弁エレメント１０の燃焼室とは逆の側の端面に結合されている。この場合、この案内部材４０は円筒形に形成されていてばね室３２内で案内されている。案内部材４０は孔７をばね室３２に連通させる少なくとも１つの側方の切欠４１を有している。ばね室３２の燃焼室とは逆の側の端面と案内部材４０との間には圧縮コイルばねとして形成された閉鎖ばね３４が圧力予負荷下で配置されている。この場合、この閉鎖ばね３４は、ばね室３２内に開口した案内孔３８内に配置されたタペット３６を取り囲んでおり、このタペットは弁エレメント１０に面したその端面で案内部材４０に当接している。タペット３６の燃焼室とは逆の側の端面には、図面には示されていない装置によって弁座２０へ向けてタペット３６に力を印加することのできる制御可能な閉鎖力が作用している。燃料噴射弁の閉じた状態では、要するに、弁シール面１８が弁座２０に当接している場合には、燃料高圧源との接続によって圧力室１４内には予め規定された燃料高圧が支配している。この燃料高圧によって圧力肩１６へ液圧が発生し、その結果、このことにより圧力肩１６には弁座２０から離反する方向で開放力が作用している。しかし、案内部材４０を介して弁エレメント１０へも作用しているタペット３６への閉鎖力はこの開放力を上回っており、その結果、弁エレメント１０は閉鎖位置にとどまっている。その際、閉鎖ばね３４は依然として支援的に作用している。燃料の噴射を行わせる際には、タペット３６に作用する閉鎖力が減少させられ、これにより、圧力肩１６へ作用する力が、タペット３６に作用する閉鎖力と閉鎖ばね３４のばね力とに抗して弁エレメント１０を開放方向に、要するに弁座２０から離反方向へ運動させることができる。このことにより、弁シール面１８が弁座２０から持上げられ、噴口２２が開放され、そして燃料が圧力室１４からこれらの噴口２２を通って内燃機関の燃焼室内へ流出することができる。この場合、流入通路１２を介して常に燃料が高圧下で燃料高圧源から補充される。噴射の終了は再度タペットに作用する閉鎖力の増大によって行われ、その結果、弁エレメント１０は先に述べた力関係によって再び閉鎖位置へ戻される。
【０００９】
図２には締付ナット５と弁保持体１とのオーバラップ領域が拡大図示されている。弁保持体１に設けた雄ねじ山４２はそれぞれのねじ山内に、雄ねじ山４２の縦軸線８と角度βを挟む傾斜フランク４６を有している。これに対して、この傾斜フランク４６に対向して位置する接触フランク５２は雄ねじ山４２の縦軸線８と少なくともほぼ９０°の角度αを挟んでいる。締付ナット５の雌ねじ山４４は弁保持体１の雄ねじ山４２に螺合するために相応して形成されている。雌ねじ山４４のそれぞれのねじ山は締付ナット５のねじはめ時に雄ねじ山４２の傾斜フランク４６に対向して位置する傾斜フランク４８を有している。しかし、この場合、締付ナット５が軸方向で弁保持体１に締付けられるため、両方の傾斜フランク４６，４８は一般的には互いに押し付け合わされない。雌ねじ山４４の、傾斜フランク４８に対向して位置するフランクは接触フランク５０として形成されており、かつ少なくとも近似的に弁保持体１の縦軸線８に垂直である。接触フランク５０は雄ねじ山４２の接触フランク５２に当接し、その結果、締付ナット５のねじ締め時に軸方向に作用する力は締付ナット５から外側の接触フランク５０を介して弁保持体１の雄ねじ山４２の接触フランク５２へ伝達される。互いに隣合う両方の接触フランク５０，５２が雄ねじ山４２の縦軸線８に垂直に、ひいては弁体３の締付け方向に対しても垂直であるため、縦軸線８に関して半径方向で作用する力成分が締付ナット５に生じないか、または極めてわずかにしか生じない。要するに固定的な締付けによる締付ナット５の拡開が生ぜず、ひいては高圧シール面３０、要するに弁保持体１との弁体３との当接面に極めて高い面圧が得られ、かつこのことにより、弁保持体１から弁体３への移行部における流入通路１２の申し分なく良好なシールが得られる。
【００１０】
図３には図１に示された構造に対して選択的な燃料噴射弁が縦断面で示されており、この場合には弁保持体１と弁体３との間に中間ディスク６が配置されており、その結果、２つの高圧シール面が生じる。すなわち、弁保持体１から中間ディスク６への移行部のところと、中間ディスク６から弁体３への移行部のところとに高圧シール面が生じる。この種の構造においても、締付ナット５の内側もしくは弁保持体１の外周面に本発明によるねじ山を設けることにより、高圧シール面を通り抜ける流入通路１２の移行部における最適な面圧ひいては改善されたシール性が得られる。
【００１１】
図１および図３に図示された燃料噴射弁に対して選択的に、締付ナットはその雌ねじ山によって、弁体３の外周面に配置された雄ねじ山に螺合することもできる。この場合には締付ナットは、弁体１から背けられて弁保持体１に形成された当接面に支持され、その結果、この場合にも弁体３と弁保持体１との相互の締付けが行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】
図１の弁保持体の雄ねじ山の領域内の拡大図である。
【図３】
本発明による燃料噴射弁の別の実施例の縦断面図である。

Claims (3)

1. 内燃機関のための燃料噴射弁であって、弁体（３）が設けられており、弁体内では孔（７）内で、弁エレメント（１０）が燃料による圧力肩（１６）の圧力印加によって閉鎖力に抗して縦方向摺動可能であり、かつこの縦方向運動によって少なくとも１つの噴口（２２）を制御しており、かつ、軸方向で締付ナット（６）によって弁体（３）に締付けられた弁保持体（１）が設けられており、その場合、締付ナット（５）が雌ねじ山（４４）を備えており、この雌ねじ山が、弁保持体（１）の外周面もしくは弁体（３）の外周面に形成されていて縦軸線（８）を有する雄ねじ山と螺合しており、かつ、弁保持体（１）内および弁体（３）内で延びる流入通路（１２）が設けられており、燃料がこの流入通路によって高圧下で、弁保持体（１）との弁体（３）の高圧シール面（３０）として形成された当接面を通って噴口へ案内されることができる形式のものにおいて、弁保持体（１）に弁体（３）を締付けた際に互いに圧縮される、雌ねじ山（４４）と雄ねじ山（４２）との接触フランクが少なくともほぼ雄ねじ山（４２）の縦軸線（８）に対して垂直に形成されていることを特徴とする内燃機関のための燃料噴射弁。
2. 弁体（３）と弁保持体（１）との間に中間ディスク（６）が配置されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 雌ねじ山（４４）の接触フランク（５０）と雄ねじ山（４２）の接触フランク（５２）とが雄ねじ山（４２）の縦軸線（８）と８５°から９５°までの角度を挟んでいることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。